單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)--實(shí)用測(cè)速儀

1、<p>　　《單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》說明書</p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 實(shí)用測(cè)速儀 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　時(shí) 間： </p>

2、<p><b>　　完 成 人：</b></p><p>　　1、 分工： </p><p>　　2、 分工： </p><p>　　3、

3、 分工： </p><p><b>　　實(shí)用測(cè)速儀</b></p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)目的：</b></p><p>　　掌握以AT89S51單片機(jī)為控制器的系統(tǒng)電路的搭建；</p><p>　　熟練掌握單片機(jī)的編程語言的應(yīng)用，如匯編語言

4、，C語言等。</p><p>　　熟悉對(duì)單片機(jī)編程軟件的應(yīng)用。</p><p>　　對(duì)所學(xué)的數(shù)字電路、模擬電路、信號(hào)檢測(cè)、單片機(jī)控制原理等科目的鞏固和擴(kuò)展。</p><p>　　增強(qiáng)自動(dòng)化學(xué)生的將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)物的能力。</p><p>　　增強(qiáng)自動(dòng)化學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作的能力。</p><p><b>　

5、　2、設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　在工程實(shí)踐中經(jīng)常都會(huì)用到測(cè)速儀，在電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)速儀反應(yīng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，在汽車行駛過程中需要測(cè)速儀時(shí)時(shí)反應(yīng)汽車的行駛速度，提醒駕駛員合理的控制測(cè)速。本次課程是根據(jù)工程實(shí)際情況考慮的，需要測(cè)試儀滿足實(shí)用性。這要求測(cè)速儀在設(shè)計(jì)的時(shí)候滿足準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，即測(cè)速儀能準(zhǔn)確的快速的反應(yīng)速度的變化。對(duì)于準(zhǔn)確度的要求，要從傳感器的靈敏度上考略，對(duì)于實(shí)時(shí)性

6、要從單片機(jī)的定時(shí)采樣時(shí)間上考慮。</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　測(cè)速儀由光敏傳感器、單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)采集系統(tǒng)、液晶顯示三個(gè)模塊組成。首先有光敏傳感器采集輪胎的轉(zhuǎn)速。在輪胎上裝設(shè)一個(gè)光源隔離板，在輪胎的固定軸上裝設(shè)一個(gè)發(fā)光二極管和光敏三極管。當(dāng)輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光源擋板隨著輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)。在光源擋板沒有經(jīng)過檢測(cè)測(cè)器時(shí)，檢測(cè)器發(fā)出高電平信號(hào)，當(dāng)光源擋

7、板經(jīng)過光源檢測(cè)器時(shí)，光敏三極管接受不到發(fā)光二極管發(fā)出的光，光源檢測(cè)器發(fā)出低電平信號(hào)。光源檢測(cè)器的輸出信號(hào)接到單片機(jī)的計(jì)數(shù)接口T1上，單片機(jī)一直對(duì)光源檢測(cè)器計(jì)數(shù)并將數(shù)值保存到內(nèi)存中。單片機(jī)一直運(yùn)行一個(gè)計(jì)時(shí)器，當(dāng)計(jì)時(shí)器的設(shè)定時(shí)間到時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，將內(nèi)存中的光敏信號(hào)脈沖的個(gè)數(shù)讀出。通過輪胎的周長計(jì)算時(shí)時(shí)速度。并將計(jì)算出的速度送到液晶顯示屏上顯示。</p><p><b>　　方案二：</b>

8、</p><p>　　測(cè)速儀由光敏傳感器、單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)采集系統(tǒng)、液晶顯示三個(gè)模塊組成。首先有光敏傳感器采集輪胎的轉(zhuǎn)速。在輪胎上裝設(shè)一個(gè)光源隔離板，在輪胎的固定軸上裝設(shè)一個(gè)發(fā)光二極管和光敏三極管。當(dāng)輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光源擋板隨著輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)。在光源擋板沒有經(jīng)過檢測(cè)測(cè)器時(shí)，檢測(cè)器發(fā)出高電平信號(hào)，當(dāng)光源擋板經(jīng)過光源檢測(cè)器時(shí)，光敏三極管接受不到發(fā)光二極管發(fā)出的光，光源檢測(cè)器發(fā)出低電平信號(hào)。光源檢測(cè)器的輸出信號(hào)接到單片機(jī)的計(jì)數(shù)接口

9、T1上，單片機(jī)一直對(duì)光源檢測(cè)器計(jì)數(shù)并將數(shù)值保存到內(nèi)存中。單片機(jī)一直對(duì)光源檢測(cè)器的脈沖進(jìn)行采樣，同時(shí)單片機(jī)一直運(yùn)行一個(gè)計(jì)時(shí)器。當(dāng)采樣脈沖達(dá)到設(shè)定值時(shí)，將采樣脈沖個(gè)數(shù)乘以輪胎的周長再除以定時(shí)器此刻的時(shí)間。將計(jì)算所得的數(shù)值送到液晶屏中顯示。</p><p><b>　　3、方案選擇：</b></p><p>　　方案一在低速時(shí)誤差較大，在高速時(shí)準(zhǔn)確度較高。方案二在低速時(shí)準(zhǔn)確

10、度較高，在高速時(shí)準(zhǔn)確度相對(duì)于方案一誤差較大。兩個(gè)方案的最大誤差都是N/T,就容易實(shí)現(xiàn)程度和穩(wěn)定性反面方案一比較好。所以測(cè)速儀的設(shè)計(jì)中采用方案一。</p><p><b>　　4、硬件電路：</b></p><p>　　1、光碼盤模塊電路部分：光碼盤有三個(gè)電極分別是電源正極Vcc，電源負(fù)極Gnd，信號(hào)輸出極D0。由單片機(jī)的5V電源供電，將D0端接到單片機(jī)的外部計(jì)數(shù)端口T

11、1上。當(dāng)光碼盤的光源接受通道沒有被擋板擋住時(shí)，光滿盤的電源指示燈、信號(hào)指示燈都會(huì)亮，D0端輸出為高電平。當(dāng)光碼盤的光源接受端被擋板擋住時(shí)，光碼盤的電源指示燈亮，信號(hào)指示燈滅，D0端輸出低電平。在擋板劃過光源接受通道時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)下降沿脈沖，通過單片機(jī)計(jì)數(shù)。 </p><p>　　2、液晶顯示模塊電路部分：液晶顯示器有16個(gè)電極，其中8個(gè)數(shù)字信號(hào)電極，4個(gè)電源電極，4個(gè)控制信號(hào)電極。一對(duì)電源電極作為液

12、晶屏的供電電源，另一對(duì)電源電極需要接可調(diào)電阻器作為亮度調(diào)節(jié)器。8個(gè)數(shù)字信號(hào)電極作為液晶屏顯示信號(hào)的來源。四個(gè)控制信號(hào)控制液晶屏的分時(shí)顯示、分段顯示等顯示方式。3、復(fù)位電路部分：在系統(tǒng)中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)顯示不正常的現(xiàn)象，也是為了調(diào)試的方便性，需要在系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)復(fù)位電路。工作原理是：上電瞬間，RC電路充電，RESET管腳端出現(xiàn)正脈沖，只要這個(gè)正脈沖的保持10ms以上，就能時(shí)單片機(jī)有效復(fù)位。</p><p>　　4、時(shí)鐘

13、頻率電路部分：單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘震蕩電路，需要外接一個(gè)震蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)的各個(gè)單元，給單片機(jī)提供時(shí)間數(shù)據(jù)。外接震蕩電路的晶振頻率決定了單片機(jī)的工作周期，決定了單片機(jī)的元算速度。在測(cè)速儀的設(shè)計(jì)中采用11.89MHz的晶振，機(jī)器周期為1us，保證了較快的處理速度。</p><p>　　5、數(shù)據(jù)下載上傳電路：要讓單片機(jī)工作需要將編寫好的程序下載到單片機(jī)中，為了在調(diào)試時(shí)能在線模擬運(yùn)行情況需要將單片

14、機(jī)中的數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)的讀出，這就需要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)下載上傳電路。下載上傳電路由一對(duì)供電電源和一對(duì)傳輸接受線組成。具體的電路設(shè)計(jì)如下。</p><p>　　6、單片機(jī)的電路部分：單片機(jī)需要將光碼盤的脈沖計(jì)數(shù)，需要將計(jì)算所得速度通過P0口送到液晶屏中進(jìn)行顯示。主接線圖如下：</p><p><b>　　5.軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1、顯示軟件

15、：流程圖如下。</p><p><b>　　5-1.顯示流程圖</b></p><p><b>　　程序如下：</b></p><p>　　#ifndef __LCD_H_</p><p>　　#define __LCD_H_</p><p>　　/*************

16、*********************</p><p>　　當(dāng)使用的是4位數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候定義，</p><p>　　使用8位取消這個(gè)定義</p><p>　　**********************************/</p><p>　　#define LCD1602_4PINS</p><p>　　/

17、**********************************</p><p><b>　　包含頭文件</b></p><p>　　**********************************/</p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　//---重定義關(guān)鍵詞-

18、--//</p><p>　　#ifndef uchar</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p><b>　　#endif</b></p><p>　　#ifndef uint </p><p>　　#define uint unsigned i

19、nt</p><p><b>　　#endif</b></p><p>　　/**********************************</p><p><b>　　PIN口定義</b></p><p>　　**********************************/</p

20、><p>　　#define LCD1602_DATAPINS P0</p><p>　　sbit LCD1602_E=P2^5;</p><p>　　sbit LCD1602_RW=P2^6;</p><p>　　sbit LCD1602_RS=P2^7;</p><p>　　/*********************

21、*************</p><p><b>　　函數(shù)聲明</b></p><p>　　**********************************/</p><p>　　/*在51單片機(jī)12MHZ時(shí)鐘下的延時(shí)函數(shù)*/</p><p>　　void Lcd1602_Delay1ms(uint c); /

22、/誤差 0us</p><p>　　/*LCD1602寫入8位命令子函數(shù)*/</p><p>　　void LcdWriteCom(uchar com);</p><p>　　/*LCD1602寫入8位數(shù)據(jù)子函數(shù)*/</p><p>　　void LcdWriteData(uchar dat);</p><p>　

23、　/*LCD1602初始化子程序*/</p><p>　　void LcdInit(); </p><p><b>　　#endif</b></p><p>　　2.中斷軟件：流程圖如下：</p><p><b>　　5-2.中斷流程圖</b></p><p&g

24、t;<b>　　中斷程序如下：</b></p><p>　　void T0_time()interrupt 1{ </p><p>　　TH0=(65536-45872)/256;//重裝初值</p><p>　　TL0=(65536-45872)%256;</p><p><b>　　num1++;&l

25、t;/b></p><p>　　if(num1==20){ //num1=2時(shí)表示100ms</p><p><b>　　num1=0;</b></p><p>　　TR1=0;//關(guān)閉計(jì)數(shù)器1</p><p>　　num=TH1*255+TL1;//讀計(jì)數(shù)器的值</p>

26、<p>　　LcdWriteCom(0x01); //清屏</p><p>　　LcdDisplay(num);//將數(shù)值顯示在液晶上</p><p>　　TH1=0;//計(jì)數(shù)器1寄存器值清零</p><p><b>　　TL1=0;</b></p><p>　　TR1=1;

27、//打開計(jì)數(shù)器1</p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.主軟件：流程圖如下：</p><p><b>　　5-3.主流程圖</b></p><p><b>　　6.元器件清單</b></p><p>　　7.運(yùn)行調(diào)試及運(yùn)行結(jié)果&

28、lt;/p><p>　　1、改變電阻器的阻值，調(diào)節(jié)液晶屏的亮度。電阻的阻值越大，液晶屏的亮度越暗，反之越亮。液晶屏的亮度不是越亮越好也不是越暗越好，需要自己調(diào)到一個(gè)適合眼睛的亮度，方便于觀察液晶屏上的速度示數(shù)。</p><p>　　2.在實(shí)踐過程中，用手模擬的轉(zhuǎn)速較慢，為了方便與觀察，選擇了采樣時(shí)間為1S。采樣時(shí)間可以通過中斷的初始化程序調(diào)節(jié)，采樣時(shí)間越短，實(shí)時(shí)性越好，速度計(jì)算的誤差也越小，但

29、是對(duì)單片機(jī)的要求也越高，具體的采樣時(shí)間根據(jù)個(gè)人對(duì)測(cè)速儀的實(shí)際使用情況而定。</p><p>　　3.由于才設(shè)計(jì)過程中采用的是拔插式組合方式，很容易會(huì)將導(dǎo)線不小心弄掉。導(dǎo)線接反之后，單片機(jī)會(huì)迅速升溫，嚴(yán)重就會(huì)燒壞。在使用過程中要對(duì)導(dǎo)線做好標(biāo)記，方便與準(zhǔn)確對(duì)接。</p><p><b>　　8.心得感悟</b></p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)我選

30、的題目是實(shí)用測(cè)速儀，因?yàn)槲艺J(rèn)為測(cè)速儀在日常生活中經(jīng)常會(huì)用到，如電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)試，反應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，方便于電機(jī)調(diào)試人員合理調(diào)速。汽車的行駛過程中需要測(cè)速，方便于駕駛員根據(jù)測(cè)速合理控制測(cè)速。從設(shè)計(jì)上來看，我認(rèn)為測(cè)速儀的設(shè)計(jì)是比較簡單的，但事實(shí)上并不是這么一回事。</p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)中主要有以下兩個(gè)方面的感悟和收獲。一方面我更多的了解了單片機(jī)在各個(gè)方面的應(yīng)用，消除我了對(duì)單片機(jī)的偏見。在大三的課程中要

31、學(xué)習(xí)PLC和單片機(jī)兩種控制器，PLC控制器輸出的電壓高而且穩(wěn)定，單片機(jī)輸出的電壓低而且很容易收到外界的干擾。在編程方面，PLC有固定的編程語言，單片機(jī)的編程語言多樣，不容易掌握。所以我形成了對(duì)單片機(jī)的偏見，對(duì)PLC的喜愛，將學(xué)習(xí)的重心逐漸的偏向了PLC。這次單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)讓我自己動(dòng)手搭建了單片機(jī)系統(tǒng)，了解了單片機(jī)的控制原理，感受到了單片機(jī)的實(shí)用性。在空間狹小的地方，用單片機(jī)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。在智能手表、智能電視、智能洗衣機(jī)等各個(gè)反面都

32、要用到單片機(jī)的嵌入設(shè)計(jì)。</p><p>　　另一個(gè)方面是消除了我對(duì)單片機(jī)的恐懼心理。單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)需要用到模擬電路，數(shù)字電路，信號(hào)處理，自動(dòng)控制原理，隔離濾波等技術(shù)，對(duì)自動(dòng)化人員的要求很高。在這次課程設(shè)計(jì)的過程中，發(fā)現(xiàn)我只會(huì)用匯編語言對(duì)單片機(jī)編程，在對(duì)LCD編程的過程中了解到一種編程語言的局限性，所以重新學(xué)習(xí)了C語言。在硬件電路的搭建過程中，出現(xiàn)了單片機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定的情況，LCD顯示不穩(wěn)定的情況，經(jīng)過排查發(fā)

33、現(xiàn)是電源電路不穩(wěn)定，在焊接過程中出現(xiàn)了虛焊的情況。要使單片機(jī)系統(tǒng)正常工作，需要合理的選擇電阻電容輸入輸出電壓，這些都需要我們將學(xué)到的模電數(shù)電的知識(shí)用于實(shí)踐。</p><p>　　總之，在這次課程設(shè)計(jì)過程中，增強(qiáng)了我講知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐產(chǎn)品的能力，增強(qiáng)了自己的實(shí)際動(dòng)手制作能力，增強(qiáng)了尋找問題，耐心解決問題的能力，向他人虛心求教和與他人協(xié)作完成任務(wù)的能力。這些都是一個(gè)自動(dòng)化人員應(yīng)該具備的品質(zhì)要求。</p>

34、<p><b>　　9.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　張毅剛．單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]．西安電子科技大學(xué)出版社，2007．</p><p>　　邱關(guān)源，羅先覺．電路（第五版）[M]．高等教育出版社，2006</p><p>　　袁希光．傳感器手冊(cè)[M]．國防工業(yè)出版社，2005．</p><p>　　康光